No.1 別紙様式第３号 博 士 論 文 内 容 の 要 旨 専攻名 ファイバーアメニティ工学 講座名 インテリジェントファイバー工学 氏 名 若生 寛志 １ 論文題目（英文の場合は，和訳を付記すること。 ） Vat 染色過程の基礎的研究に基づく綿ニット全自動液流染色機の開発 ２ 要 旨（和文 2,000 字程度又は英文 800 語程度にまとめること。） 古代から行われてきた藍染めと同様に還元染色を行う建染染料(以下 Vat 染料と呼ぶ) は、1878 年に発明されてから今日に到るまで様々な目的で綿織物の染色に多用されてき ている。現在 Vat 染料は綿織物やポリエステルなど合成繊維と綿などの交織物の連続染 色で用いられており、高堅牢度（日光堅牢度、洗濯堅牢度、耐塩素堅牢度など）を要求 されるコート地やユニフォーム地には欠かせない染料となっている。Vat 染色では、水に 不溶の Vat 染料をアルカリと還元剤で水に溶ける状態（ロイコ塩）とし、繊維内部に拡 散・吸着させた後、酸化処理によって再び水不溶性の染料とする工程が取られている。 綿織物の染色の場合、生地は経方向の張力に耐性があり、前述のように連続染色機で Vat 染色が実用化されているが、綿ニットは経方向に無理な張力をかけられないので液流染 色機でバッチ染色を行わなければならない。綿ニットのバッチ式染色機で Vat 染色に応 用できるのは密閉型液流染色機しか存在しない。本研究は Vat 染料の吸尽と拡散、染料 の還元と酸化の追跡などの基礎研究を通して、綿ニット染色の各過程を数値的に評価し、 それに基づいて密閉型液流染色機を改良し、綿ニットのバッチ染色の安定した生産シス テムを構築することを目的とした。さらに Vat 染色ではこれまで一回の染色で深みのあ る濃色を出すことは難しいとされてきたが、本研究では最も濃色であるブラックについ てセロファンによるフィルム巻層法やビーカー試験で最適染色条件を検討し、改良した 全自動液流染色機を用いて、綿ニットを一回の染色で濃染化出来る染色法を確立するこ とを目的とした。 第 1 章は序論であり、 人類の有史からの染色方法や Vat 染料に関わる歴史的経緯と背景、 Vat 染色の反応機構などを説明した。また、本研究の目的、博士論文の構成について述べ No.2 ファイバーア 専攻名 メニティ工学 インテリジ 講座名 ェントファ 氏名 若生 寛志 イバー工学 た。 第 2 章ではフィルム巻層法により Vat 染料がセルロース繊維内への拡散挙動を定量的に 評価し、染色温度や塩濃度の影響を調べ、実用染色の基礎となる染色過程を明らかにし た。関戸らの方法（繊維学会誌 Vol.20，778（1964））によりフィルム巻層法の解析を行 い、拡散係数を求めた。各染料とも染色温度が高いほど拡散係数は大きくなり、pH と還 元剤の濃度を変化させても拡散係数の変化はなかった。 第 3 章では Vat 染色の工程上、最も重要な酸化処理の基礎データを得るために、セロフ ァンフィルムを用いフィルム巻層法で三原色の単色と混合系による酸化速度を求めた。 酸化速度は目視による色の変化は単色系でも三色混合系でも染色に比べ非常に早く、し かも染料の違いにより大きく異なった。これらを改善するために、水に含まれる酸素を 利用してロイコ塩の酸化を制御し、それに続く酸化剤による酸化処理条件を確立した。 第 4 章ではビーカーテストでの綿織物染色過程で還元電位と pH を測定し、染色条件（染 色温度、還元剤濃度やアルカリ濃度、浴比）の違いによる酸化還元電位の変化を追跡し、 実機での染色に応用できる制御法を検討した。種々の条件で染色実験した結果、染色温 度は 80℃で染色した後、60℃まで徐冷して 20 分保持した条件が最も濃く染まることがわ かった。 第 5 章では上記第 2〜4 章で調べた知見に基づいて実機での応用を試みた。染色機缶体 の密閉保持に伴う液面制御、還元・酸化状態を制御するための ORP 計の設置、フィボ ナッチ数によるオーバーフロー水洗の給水制御など種々の改良を加えた。この改良型液 流染色機で窒素ガス置換を行わないで Vat 染色が容易に行える染色法を確立し、新しい全 自動液流染色機を開発できたことを示した。 第 6 章では、黒色 Vat 染料(Indanthren Direct Black RB coll.)の濃染化について染色温度と 時間の最適化を行い、第 5 章で開発した改良型全自動液流染色機を用いて、バッチ染色 では不可能とされていた黒色 Vat 染料による濃染色を一回の染色工程で行えることを実 証した。 第 7 章は本研究で得られた結論を述べた。
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